CH716284A2 - Procédé de traitement distribué, au sein d'un réseau blockchain et sous enclaves, de données informatiques chiffrées avec une clé fragmentée. - Google Patents

Procédé de traitement distribué, au sein d'un réseau blockchain et sous enclaves, de données informatiques chiffrées avec une clé fragmentée. Download PDF

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CH716284A2
CH716284A2 CH00756/19A CH7562019A CH716284A2 CH 716284 A2 CH716284 A2 CH 716284A2 CH 00756/19 A CH00756/19 A CH 00756/19A CH 7562019 A CH7562019 A CH 7562019A CH 716284 A2 CH716284 A2 CH 716284A2
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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement, au sein d'un réseau blockchain, de données ( 15 ) informatiques contenues dans un conteneur ( 22 ) chiffré, au moyen d'une application ( 27 ) tierce. Ce traitement est conduit au sein d'une enclave ( 8 ) cryptographique dans laquelle le conteneur ( 22 ), des fragments ( 23.i ) d'une clé ( 23 ) de déchiffrement de celui-ci, et l'application ( 27 ) sont chargés, la clé ( 23 ) est reconstituée à partir des fragments ( 23.i ), les données ( 15 ) sont déchiffrées grâce à la clé ( 23 ) et l'application ( 27 ) est exécutée sur les données ( 15 ) ainsi déchiffrées. Le résultat ( 34 ) est inscrit en tant que transaction sur la blockchain ( 5 ).

Description

DOMAINE TECHNIQUE
[0001] L'invention a trait au domaine de l'informatique, et plus précisément au domaine du traitement des données informatiques, en réseau, au moyen d'une application.
ART ANTERIEUR
[0002] Un programme d'ordinateur comprend des instructions au moyen desquelles, par l'intermédiaire d'une unité de traitement, des opérations sont réalisées sur des données d'entrée (en anglais input), pour fournir, à partir de celles-ci, des données de sortie ou résultat (en anglais output).
[0003] Le traitement de données en masse (en anglais big data) tend à s'industrialiser. Des programmes spécialisés scrutent les flux de données (tout particulièrement les données personnelles des usagers) circulant sur la Toile, procèdent à des analyses de ces données, effectuent des calculs (notamment statistiques) puis stockent leurs résultats sur des bases de données aux fins d'une exploitation ultérieure (notamment commerciale).
[0004] Pour éviter que leurs données personnelles soient exploitées sans leur autorisation, ou pour conserver un relatif anonymat sur la Toile, certains usagers prennent la précaution de les chiffrer.
[0005] Certaines données font d'ailleurs (ou devraient faire) l'objet d'un chiffrement systématique, en raison de leur caractère confidentiel (typiquement les données de santé ou les données financières), les instances chargées de leur gestion (hôpitaux, banques) étant soumises à des obligations professionnelles de secret, et responsables à ce titre de l'usage qui pourrait en être fait par des tiers non autorisés.
[0006] Les données chiffrées sont cependant inaccessibles - et donc inexploitables - pour qui ne dispose pas d'une clé cryptographique appropriée permettant leur déchiffrement.
[0007] Pourtant il existe de nombreux cas où le propriétaire des données (typiquement un patient d'un institut médical ou un client d'une banque) peut souhaiter, sous conditions, autoriser un tiers intéressé à procéder à un traitement des données, sans pour autant communiquer à ce tiers la clé de déchiffrement, ni l'autoriser à accéder pleinement aux données lorsque seule une partie de ces données est susceptible de l'intéresser.
[0008] Par ailleurs, il peut être souhaitable, notamment pour l'émetteur, de conserver (ou d'accéder à) une trace de ce que les données ont fait l'objet d'un traitement.
[0009] L'invention vise à offrir une solution à ces problèmes, en proposant un procédé de traitement, en réseau, de données chiffrées qui permette à une application de traiter ces données sans affecter leur confidentialité.
RESUME DE L'INVENTION
[0010] Il est proposé un procédé de traitement de données informatiques au moyen d'une ou plusieurs application(s) tierce(s), au sein d'un réseau pair-à-pair composé d'une pluralité de nœuds formant une base de données distribuée sur laquelle est mémorisée, par réplication sur chaque nœud, une chaîne de blocs, ce procédé comprenant les opérations consistant à : <tb><SEP>- Emettre, à partir d'un terminal tiers et à destination du réseau, une requête de traitement des données par l'application tierce ; <tb><SEP>- A réception de la requête de traitement par au moins un nœud du réseau, sélectionner au sein du réseau au moins un nœud, dit nœud de calcul, équipé d'une unité de traitement informatique dans laquelle est implémenté un environnement d'exécution sécurisé par cryptographie, dit enclave ; <tb><SEP>- Instancier l'enclave ; <tb><SEP>- Charger vers l'enclave : <tb><SEP><SEP>o Un conteneur contenant les données à traiter sous forme chiffrée, à partir d'un nœud du réseau dans lequel ce conteneur est mémorisé ; <tb><SEP><SEP>o L'application ou les applications ; <tb><SEP><SEP>o Un nombre prédéterminé de fragments d'une clé cryptographique de déchiffrement des données du conteneur, à partir de nœuds du réseau dans chacun desquels un fragment de la clé est mémorisé ; <tb><SEP>- Inscrire dans un bloc de la chaîne de blocs, par un ou plusieurs nœuds du réseau, au moins une transaction contenant des empreintes numériques de la requête de traitement et/ou du chargement ainsi effectué ; <tb><SEP>- Dans l'enclave du nœud de calcul : <tb><SEP><SEP>o Reconstituer la clé cryptographique de déchiffrement à partir des fragments chargés ; <tb><SEP><SEP>o Déchiffrer les données du conteneur au moyen de la clé cryptographique de déchiffrement ainsi reconstituée ; <tb><SEP><SEP>o Exécuter l'application ou les applications tierce(s) sur les données ainsi déchiffrées ; <tb><SEP>- Hors de l'enclave du nœud de calcul, mémoriser le résultat de cette ou ces exécution(s) sur un emplacement mémoire prédéfini ; <tb><SEP>- Inscrire dans un bloc de la chaîne de blocs, par un ou plusieurs nœuds du réseau, au moins une transaction contenant une empreinte numérique de ce ou ces résultat(s).
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0011] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : <tb><SEP>LaFIG.1est un schéma fonctionnel simplifié illustrant un réseau pair-à-pair sur lequel est distribuée une chaîne de blocs ; <tb><SEP>LaFIG.2est un schéma fonctionnel simplifié illustrant différents composants d'une unité de traitement informatique impliqués dans la création et l'exploitation d'un environnement d'exécution sécurisé appelé enclave ; <tb><SEP>LaFIG.3est un schéma fonctionnel illustrant pour partie une architecture réseau, pour partie des étapes de stockage, et pour partie des fichiers produits, échangés ou stockés au sein du réseau pour les besoins (ou en application) du procédé ; <tb><SEP>LaFIG.4est un diagramme fonctionnel illustrant le chargement des données, d'une clé de déchiffrement et d'une application au sein d'une enclave, ainsi que le déchiffrement et le traitement des données dans l'enclave puis l'inscription du résultat sur un registre blockchain.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
[0012] Le procédé proposé vise à traiter, de manière confidentielle, des données informatiques au moyen d'une application tierce (c'est-à-dire provenant d'un éditeur distinct de l'émetteur des données).
[0013] Sans s'y restreindre, le procédé de traitement proposé exploite, en les combinant, des fonctionnalités offertes par deux technologies relativement récentes dont il paraît utile de faire une description préalable avant d'entrer dans les détails du procédé, à savoir : La technologie de la chaîne de blocs ou, en terminologie anglo-saxonne, blockchain (dans ce qui suit, on préférera la terminologie anglo-saxonne, en raison de son emploi courant dans la plupart des langues, y compris en langue française) ; La technologie de l'environnement d'exécution sécurisé ou, en terminologie anglo-saxonne, du trusted execution environment (TEE).
[0014] La technologie blockchain est organisée en couches. Elle comprend : Une couche d'infrastructure matérielle, appelée „réseau blockchain“ ; Une couche protocolaire appelée „protocole blockchain“ ; Une couche informationnelle, appelée „registre blockchain“.
[0015] Le réseau blockchain est un réseau informatique décentralisé, dit réseau pair-à-pair (en terminologie anglo-saxonne Peer-to-Peer ou P2P), constitué d'une pluralité d'ordinateurs (au sens fonctionnel du terme : il s'agit d'un appareil pourvu d'une unité de traitement informatique programmable, qui peut se présenter sous forme d'un smartphone, d'une tablette, d'un ordinateur de bureau, d'une station de travail, d'un serveur physique ou virtuel, c'est-à-dire un espace de calcul et de mémoire alloué au sein d'un serveur physique et sur lequel tourne un système d'exploitation ou une émulation de système d'exploitation), appelés „nœuds“ en référence à la théorie des graphes, capables de communiquer entre eux (c'est-à-dire de s'échanger des données informatiques), deux à deux, au moyen de liaisons filaires ou sans fil.
[0016] Un réseau1blockchain comprenant des nœuds2communiquant par des liaisons3est illustré sur laFIG.1. Par souci de simplification et de conformité à la théorie des graphes, sur laFIG.1, les nœuds2du réseau1sont représentés par des cercles ; les liaisons3, par des arêtes reliant les cercles. Pour ne pas surcharger de traits le dessin, seules certaines liaisons3entre les nœuds2sont représentées.
[0017] Les nœuds2peuvent être disséminés sur de larges régions géographiques ; ils peuvent également être regroupés dans des régions géographiques plus restreintes.
[0018] Le protocole blockchain se présente sous forme d'un programme informatique implémenté dans chaque nœud2du réseau1blockchain, et qui inclut, outre des fonctions de dialogue - c'est-à-dire d'échange des données informatiques - avec les autres nœuds2du réseau1, un algorithme de calcul qui, à partir de données d'entrée appelées „transactions“ (qui sont des transcriptions d'interactions entre un ou plusieurs terminaux informatiques émetteurs et un ou plusieurs terminaux informatiques destinataires) : <tb><SEP>- Élabore des fichiers4de données structurées appelés „blocs“, chaque bloc4comprenant un corps4Acontenant des empreintes numériques de transactions, et un en-tête4Bcontenant : <tb><SEP><SEP>o Un numéro d'ordre, ou rang, ou encore hauteur (height en anglais), sous forme d'un nombre entier qui désigne la position du bloc4au sein d'une chaîne dans l'ordre croissant à partir d'un bloc initial (Genesis block en anglais) ; <tb><SEP><SEP>o Une empreinte numérique unique des données du corps4A ; <tb><SEP><SEP>o Une empreinte numérique unique, appelée pointeur, de l'en-tête du bloc4précédent, <tb><SEP><SEP>o Une donnée d'horodatage (timestamp en anglais) ; <tb><SEP>- Met en œuvre un mécanisme de validation des blocs4par consensus entre tout ou partie des nœuds2 ; <tb><SEP>- Concatène les blocs4validés pour former un registre5(le registre blockchain) sous forme d'un agrégat dans lequel chaque bloc4est relié mathématiquement au précédent par son pointeur.
[0019] La moindre modification des données du corps4Aou de l'en-tête4Bd'un bloc4affecte la valeur de son empreinte numérique et rompt par conséquent le lien existant entre ce bloc4ainsi modifié et le bloc4suivant dont le pointeur ne correspond plus.
[0020] Selon un mode particulier de réalisation, l'empreinte numérique de chaque bloc4est un condensé (ou condensat, en anglais hash) des données du bloc4, c'est-à-dire le résultat d'une fonction de hachage appliquée aux données du bloc4(y compris le corps4Aet l'en-tête4Bà l'exception de l'empreinte numérique elle-même). La fonction de hachage est typiquement SHA-256.
[0021] Pour un bloc4donné de rang N (N un entier), le pointeur assure avec le bloc4précédent de rang N-1 une liaison inaltérable. En effet, toute modification des données du bloc4de rang N-1 aboutirait à la modification de son empreinte, et donc à un défaut de correspondance entre cette empreinte (modifiée) du bloc4de rang N-1 et le pointeur mémorisé parmi les métadonnées du bloc4de rang N.
[0022] La succession des blocs4reliés entre eux deux à deux par correspondance du pointeur d'un bloc4donné de rang N avec l'empreinte numérique du bloc précédent de rang N-1 constitue par conséquent le registre5blockchain sous forme d'un agrégat de blocs4corrélés, dans lequel la moindre modification des données d'un bloc4de rang N-1 se traduit par une rupture du lien avec le bloc4suivant de rang N - et donc la rupture du registre blockchain.
[0023] C'est cette structure particulière qui procure aux données contenues dans le registre5blockchain une réputation d'immuabilité, garantie par le fait que le registre5blockchain est répliqué sur tous les nœuds2du réseau1, obligeant tout attaquant, non seulement à modifier tous les blocs4de rang supérieur au bloc4modifié, mais à déployer ces modifications (alors même que le registre5blockchain continue de se constituer par les nœuds2appliquant le protocole blockchain) à l'ensemble des nœuds2.
[0024] Quel que soit le type de consensus appliqué par le mécanisme de validation des blocs4, la plupart des technologies blockchain ont pour fonction primaire d'enregistrer, dans leur registre5blockchain, des transactions passées entre un ou plusieurs terminaux émetteurs, et un ou plusieurs terminaux récepteurs, indifféremment appelés „utilisateurs“.
[0025] A chaque utilisateur est associé un compte, appelé de manière simplificatrice „portefeuille électronique“ (en anglais digital wallet), qui contient une zone mémoire et une interface programmatique ayant des fonctions d'interaction avec le réseau1blockchain pour lui soumettre des transactions, et des fonctions de synchronisation avec le registre5blockchain pour inscrire, dans la zone mémoire, les transactions validées par inscription dans le registre5blockchain.
[0026] Sauf mention contraire, et par souci de simplification, l'expression simple „chaîne de blocs“ ou „blockchain“ désigne le registre5blockchain lui-même.
[0027] Certaines technologies blockchain récentes (Ethereum, typiquement) ajoutent aux trois couches matérielle (réseau blockchain), protocolaire (protocole blockchain) et informationnelle (registre blockchain) une couche applicative qui se présente sous forme d'un environnement de développement permettant de programmer des applications, appelées „contrats intelligents“ (en anglais Smart contracts), qui peuvent être déployées sur le registre5blockchain à partir des nœuds2.
[0028] On décrit à présent succinctement la technologie des contrats intelligents.
[0029] Un contrat intelligent comprend deux éléments : Un compte, appelé „compte de contrat“ (en anglais Contract account), dans la zone mémoire duquel est inscrit un code source contenant des instructions informatiques implémentant les fonctions attribuées au contrat intelligent ; Un code exécutable (en anglais Executable Bytecode) résultant d'une compilation du code source, ce code exécutable étant mémorisé ou déployé au sein du registre5blockchain, c'est-à-dire inséré en tant que transaction dans un bloc4du registre5blockchain.
[0030] Dans la technologie blockchain proposée par Ethereum, un smart contrat est activé par un appel (en anglais Call) adressé par un autre compte, dit compte initiateur (qui peut être un compte utilisateur ou un compte de contrat), cet appel se présentant sous forme d'une transaction contenant, d'une part, un fonds de réserve à transférer (c'est-à-dire un paiement) depuis le compte initiateur au compte de contrat et, d'autre part, des conditions initiales.
[0031] Cet appel est inscrit en tant que transaction dans le registre5blockchain. Il déclenche : Le transfert du fonds de réserve du compte initiateur au compte de contrat ; La désignation, parmi le réseau1blockchain, d'un nœud d'exécution associé à un compte utilisateur ; L'activation, dans une unité de traitement informatique du nœud d'exécution, d'un environnement d'exécution ou machine virtuelle (appelé Ethereum Virtual Machine ou EVM dans le cas d'Ethereum) ; L'exécution pas-à-pas des étapes de calcul du code exécutable par la machine virtuelle à partir des conditions initiales, chaque étape de calcul étant accompagnée d'un transfert d'une fraction (appelée gas dans le cas d'Ethereum) du fonds de réserve depuis le compte de contrat vers le compte utilisateur du nœud d'exécution, et ce jusqu'à épuisement des étapes de calcul, au terme desquelles est obtenu un résultat ; L'inscription (éventuellement sous forme d'une empreinte numérique) de ce résultat en tant que transaction dans le registre5blockchain.
[0032] Le compte initiateur récupère (c'est-à-dire, en pratique, télécharge) le résultat lors de sa synchronisation au registre5blockchain.
[0033] On introduit à présent brièvement les environnements d'exécution sécurisé.
[0034] Un environnement d'exécution sécurisé (Trusted execution environment ou TEE) est, au sein d'une unité6de traitement informatique pourvue d'un processeur ou CPU (Central Processing Unit)7, un espace temporaire de calcul et de stockage de données, appelé (par convention) enclave, ou encore enclave cryptographique, qui se trouve isolé, par des moyens cryptographiques, de toute action non autorisée résultant de l'exécution d'une application hors de cet espace, typiquement du système d'exploitation.
[0035] Intel® a, par exemple, revu à partir de 2013 la structure et les interfaces de ses processeurs pour y inclure des fonctions d'enclave, sous la dénomination Software Guard Extension, plus connue sous l'acronyme SGX. SGX équipe la plupart des processeurs de type XX86 commercialisés par Intel® depuis 2015, et plus précisément à partir de la sixième génération incorporant la microarchitecture dite Skylake. Les fonctions d'enclave proposées par SGX ne sont pas accessibles d'office : il convient de les activer via le système élémentaire d'entrée/sortie (Basic Input Output System ou BIOS).
[0036] Il n'entre pas dans les nécessités de la présente description de détailler l'architecture des enclaves, dans la mesure où : En dépit de sa relative jeunesse, cette architecture est relativement bien documentée, notamment par Intel® qui a déposé de nombreux brevets, cf. par ex., parmi les plus récents, la demande de brevet américain US 2019/0058696 ; Des processeurs permettant de les implémenter sont disponibles sur le marché - notamment les processeur Intel® précités ; Seules les fonctionnalités permises par l'enclave nous intéressent ici, ces fonctionnalités pouvant être mises en œuvre via des lignes de commande spécifiques. A ce titre, l'homme du métier pourra se référer au guide édité en 2016 par Intel® : Software Guard Extensions, Developer Guide.
[0037] Pour une description plus accessible des enclaves, et plus particulièrement d'Intel® SGX, l'homme du métier peut également se référer à A. Adamski, Overview of Intel SGX - Part 1, SGX Internal, ou à D. Boneh, Surnaming Schemes, Fast Verification, and Applications to SGX Technology, in Topics in Cryptology, CT - RSA 2017, The Cryptographers' Track at the RSA Conférence 2017, San Francisco, CA, USA, Feb.14-17, 2017, Proceedings, pp.149-164, ou encore à K. Severinsen, Secure Programming with Intel SGX and Novel Applications, Thesis submitted for the Degree of Master in Programming and Networks, Dept. Of Informatics, Faculty of Mathematics and Natural Science, University of Oslo, Autumn 2017.
[0038] Pour résumer, en référence à laFIG.2, une enclave8comprend, en premier lieu, une zone9mémoire sécurisée (dénommée Page Cache d'enclave, en anglais Enclave Page Cache ou EPC), qui contient du code et des données relatives à l'enclave elle-même, et dont le contenu est chiffré et déchiffré en temps réel par une puce dédiée dénommée Moteur de Chiffrement de Mémoire (en anglais Memory Encryption Engine ou MEE). L'EPC9est implémentée au sein d'une partie de la mémoire vive dynamique (DRAM)10allouée au processeur7, et à laquelle les applications ordinaires (notamment le système d'exploitation) n'ont pas accès.
[0039] L'enclave8comprend, en deuxième lieu, des clés cryptographiques employées pour chiffrer ou signer à la volée les données sortant de l'EPC9, ce grâce à quoi l'enclave8peut être identifiée (notamment par d'autres enclaves), et les données qu'elle génère peuvent être chiffrées pour être stockées dans des zones de mémoire non protégées (c'est-à-dire hors de l'EPC9).
[0040] Pour pouvoir exploiter une telle enclave8, une application11doit être segmentée en, d'une part, une ou plusieurs parties12non sécurisées (en anglais untrusted part(s)), et, d'autre part, une ou plusieurs parties13sécurisées (en anglais trusted part(s)).
[0041] Seuls les processus induits par la (les) partie(s)13sécurisée(s) de l'application11peuvent accéder à l'enclave8. Les processus induits par la (les) partie(s)12non sécurisée(s) ne peuvent pas accéder à l'enclave8, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas dialoguer avec les processus induits par la (les) partie(s)13sécurisée(s).
[0042] La création (également dénommée instanciation) de l'enclave8et le déroulement de processus en son sein sont commandés via un jeu14d'instructions particulières exécutables par le processeur7et appelées par la (les) partie(s)13sécurisée(s) de l'application11.
[0043] Parmi ces instructions : ECREATE commande la création d'une enclave8 ; EINIT commande l'initialisation de l'enclave8 ; EADD commande le chargement de code dans l'enclave8 ; EENTER commande l'exécution de code dans l'enclave8 ; ERESUME commande une nouvelle exécution de code dans l'enclave8 ; EEXIT commande la sortie de l'enclave8, typiquement à la fin d'un processus exécuté dans l'enclave8.
[0044] On a, sur laFIG.2, représenté de manière fonctionnelle l'enclave8sous la forme d'un bloc (en traits pointillés) englobant la partie13sécurisée de l'application11, le jeu14d'instructions du processeur7, et l'EPC9. Cette représentation n'est pas réaliste ; elle vise simplement à regrouper visuellement les éléments qui composent ou exploitent l'enclave8.
[0045] Nous expliquerons ci-après comment sont exploitées les enclaves.
[0046] Les nœuds2du réseau1blockchain étant tous équipés de zones mémoires, celles-ci peuvent être exploitées en tant qu'espace de stockage pour des données15issues d'un terminal16émetteur (ici représenté sous forme d'un smartphone) relié au réseau1. Pour minimiser le risque de perte des données15, il est avantageux de procéder à une réplication de celles-ci, c'est-à-dire d'effectuer une copie des données15, et de distribuer une copie à plusieurs nœuds2du réseau 1 blockchain. La traçabilité des données15peut être réalisée par inscription, dans le registre5blockchain, d'une ou plusieurs empreintes numériques des mémorisations ainsi effectuées.
[0047] Ce stockage distribué des données15est avantageusement piloté par un contrat intelligent, activé par exemple par le terminal16émetteur qui, tout en transmettant les données15à stocker au réseau1, transmet au contrat intelligent un appel par la procédure décrite précédemment.
[0048] Si la réplication des données15au sein du réseau1blockchain résout le problème de la pérennité des données15, il ne résout pas le problème de leur confidentialité.
[0049] Procéder à un chiffrement des données15au niveau du terminal16émetteur (lequel stockerait une clé de déchiffrement des données) résoudrait le problème de la confidentialité vis-à-vis des tiers non autorisés (sauf à admettre que la clé de déchiffrement pourrait être copiée par un tiers non autorisé à partir du terminal16émetteur), mais ne garantirait cependant pas que les données demeureraient accessibles par le terminal16émetteur lui-même, dans l'hypothèse - qui est réaliste en pratique - où la clé cryptographique serait perdue ou corrompue.
[0050] Il est ici proposé de distribuer sur le réseau1non seulement les données15(sous forme cryptée), mais également une clé de déchiffrement de celles-ci, via une enclave8instanciée sur un nœud2E, dit nœud d'entrée, du réseau1(FIG.3).
[0051] A cet effet, une opération préliminaire consiste, à partir du terminal16émetteur dans lequel sont stockées les données15, à transmettre une requête de stockage des données15à destination du réseau1, typiquement en activant un contrat intelligent déployé sur la blockchain5.
[0052] A réception de la requête de stockage par au moins un nœud2du réseau1, le contrat intelligent sélectionne, au sein du réseau1au moins un nœud2Ed'entrée, équipé d'une unité de traitement informatique dans laquelle est implémentée une enclave8.
[0053] Cette enclave8est alors instanciée en application des instructions du contrat intelligent, et les données15y sont chargées à partir du terminal16émetteur et via une ligne17de communication sécurisée (par ex. utilisant le protocole Transport Layer Security ou TLS). A cet effet, l'enclave8peut être pourvue, dès son instanciation, d'une émulation d'interface18de communication supportant le protocole choisi (ici TLS) pour l'échange des données sécurisées.
[0054] Le protocole blockchain est avantageusement chargé dans l'enclave8, pour former un module19blockchain apte à interroger le registre5blockchain et/ou à participer au processus de création et validation des blocs4.
[0055] Une transaction21contenant une empreinte numérique du chargement des données ainsi effectué est inscrite dans un bloc4de la blockchain5, aux fins de traçabilité.
[0056] Cette transaction20peut être transmise au module19blockchain par le terminal16émetteur, pour être inscrite par un ou plusieurs nœuds2du réseau (par le processus décrit plus haut) dans un nouveau bloc4du registre5blockchain. En variante, le module19blockchain émet de lui-même une transaction20pour inscription dans un nouveau bloc4.
[0057] Dans l'enclave8se déroule alors un processus qui comprend les opérations suivantes.
[0058] Une première opération consiste à chiffrer les données15au moyen d'une clé21cryptographique de chiffrement pour former un conteneur22crypté, en lui associant une clé23cryptographique de déchiffrement. A cet effet, les données15reçues du terminal16émetteur sont relayées par l'interface19de communication à un module24de chiffrement implémenté dans l'enclave8.
[0059] Selon un mode préféré de réalisation, le chiffrement est symétrique. Dans ce cas, la clé21de chiffrement et la clé23de déchiffrement sont une seule et même clé.
[0060] Une deuxième opération consiste à fragmenter la clé23de déchiffrement. Plus précisément, la clé23de déchiffrement est fragmentée en un nombre N prédéterminé de fragments23.i, (i un entier, 2≤i≤N).
[0061] Selon un mode préféré de réalisation, N est tel que N>3 et la fragmentation est réalisée en application des règles de Shamir (dite du Partage de Secret de Shamir, en anglais Shamir's Secret Sharing), et plus précisément du schéma seuil, où un nombre entier prédéterminé K (1<K<N) est choisi tel qu'un nombre K de fragments23.isont suffisants pour reconstituer la clé23de déchiffrement.
[0062] Une troisième opération consiste à désigner, parmi le réseau1, un ou plusieurs nœuds2Aprimaires de stockage.
[0063] A cet effet, l'enclave8est avantageusement pourvue d'un module25de distribution de données, auquel le module24de chiffrement communique le conteneur22crypté pour distribution aux nœuds2Aprimaires de stockage.
[0064] Une quatrième opération consiste à désigner, parmi le réseau1, un groupe de plusieurs nœuds2Bsecondaires de stockage, en nombre N égal au nombre de fragments23.ide la clé23de déchiffrement.
[0065] Ces nœuds2Bsecondaires de stockage sont de préférence distinct(s) des nœuds2Aprimaires de stockage - en d'autres termes, les nœuds2Aprimaires de stockage et les nœuds2Bsecondaires de stockage forment deux groupes disjoints (représentés en pointillés sur laFIG.3).
[0066] Une cinquième opération consiste à distribuer le conteneur22crypté vers le ou les nœuds2Aprimaires de stockage.
[0067] Une sixième opération consiste à distribuer les fragments23.ide la clé23cryptographique de déchiffrement vers les nœuds2Bsecondaires de stockage, chaque nœud2Bsecondaire de stockage recevant un unique fragment23.i.
[0068] Selon un mode préféré de réalisation, l'enclave8est pourvue d'un module26de fragmentation et de distribution de clé, auquel le module24de chiffrement communique la clé23de déchiffrement pour fragmentation et distribution aux nœuds2Bsecondaires de stockage.
[0069] Ces opérations achevées, l'enclave8peut être refermée.
[0070] Hors de l'enclave8du nœud2Ed'entrée, les opérations suivantes sont réalisées : <tb><SEP>o Le conteneur22crypté est mémorisé au sein de chaque nœud2Aprimaire de stockage ; <tb><SEP>o Chaque fragment23.ide la clé23cryptographique de déchiffrement est mémorisé au sein de chaque nœud2Brespectif secondaire de stockage.
[0071] Pour assurer la traçabilité de ces opérations, au moins une transaction contenant une empreinte numérique des distributions ou des mémorisations ainsi effectuées est inscrite dans un bloc4de la chaîne5de blocs, par un ou plusieurs nœuds2du réseau1. Cette transaction peut être initiée par les nœuds2Aprimaires et2Bsecondaires de stockage, mais elle peut également être initiée par l'enclave8elle-même (et plus précisément par le module20blockchain) avant sa fermeture.
[0072] La clé23de déchiffrement des données n'étant pas stockée localement au niveau du terminal16émetteur, elle ne risque pas d'être perdue avec celui-ci. Le fait qu'elle soit fragmentée (et stockée sur des nœuds2Bdistants) la rend beaucoup moins vulnérable aux appropriations indues.
[0073] Les données étant cryptées au sein du conteneur22, leur accès est impossible sans obtenir la clé23de déchiffrement. Comme celle-ci est fragmentée, un attaquant serait contraint d'appliquer des techniques de force brute en récupérant l'ensemble des fragments et en tentant toutes les combinaisons possibles pour reconstituer la clé23de déchiffrement, ce qui nécessite des moyens de calcul disproportionnés.
[0074] Grâce à la fragmentation de la clé23de déchiffrement, aucun nœud2Aou2Bde stockage ne dispose à la fois du conteneur22de de sa clé23complète de déchiffrement, ce qui limite le risque de déchiffrement non autorisé des données par un nœud2Aou2Bde stockage (les autres nœuds2ne disposant quant à eux d'aucune information).
[0075] Lorsque les fragments23.isont distribués sur des nœuds2Bsecondaires de stockage distincts des nœuds2Aprimaires de stockage sur lesquels est distribué le conteneur22limite encore le risque de déchiffrement non autorisé, aucun nœud2Aou2Bne disposant à la fois du conteneur22et d'un fragment23.i(quel qu'il soit) de la clé de déchiffrement, chaque nœud2A,2Bn'ayant qu'une partie de l'information (le conteneur22crypté sans fragment23.ide clé23associée, ou, à l'inverse, un fragment23.ide la clé23sans le conteneur22crypté associé).
[0076] Comme la clé23de déchiffrement a été constituée au sein d'une enclave8, elle n'est connue d'aucune tierce partie et n'est stockée nulle part en entier. Le seul moyen de l'obtenir serait d'obtenir (indument) les fragments23.ides différents nœuds2Bde stockage et de reconstituer la clé23à partir de ceux-ci. En pratique, une telle manœuvre est hautement improbable, car elle nécessiterait, par méconnaissance de l'identité des nœuds2Bsecondaires de stockage, d'attaquer l'ensemble des nœuds du réseau1.
[0077] Quant à la réplication du conteneur22sur le réseau1blockchain, elle permet de stocker les données avec une bonne assurance qu'elles pourront être récupérées le moment venu par les personnes autorisées à récupérer également (et reconstituer) la clé23de déchiffrement à partir des nœuds2Bsecondaires de stockage.
[0078] Cependant il peut être souhaitable de permettre un traitement, au profit d'un tiers autorisé, des données15du conteneur22crypté, sans pour autant permettre à ce tiers autorisé d'avoir connaissance des données elles-mêmes.
[0079] Plus précisément, le traitement des données est destiné à être réalisé au moyen d'une (ou plusieurs) application(s)27tierce(s) qui se présente(nt) sous forme d'un ou plusieurs fichiers de données programmatiques (c'est-à-dire de données représentant des instructions d'un programme d'ordinateur).
[0080] Les données programmatiques peuvent être des lignes de code en langage haut niveau (code source). Dans ce cas, les données programmatiques se présentent typiquement sous forme de fichiers texte. Elles peuvent également se présenter sous forme d'un ou plusieurs fichiers de code intermédiaire (bytecode), ou encore (et de préférence) sous forme d'un ou plusieurs fichiers de code exécutable directement par un processeur.
[0081] L'application27tierce est créée (ou éditée), ou temporairement stockée, au sein d'un terminal28dit éditeur, également relié (ou intégré, en tant que nœud) au réseau1.
[0082] Le traitement des données15peut être sollicité par un terminal29tiers (qui peut être confondu avec l'éditeur28). Dans ce cas, une requête (REQ,FIG.4) de traitement des données15par l'application27est émise par le terminal29tiers. Selon un mode de réalisation illustré sur laFIG.4, la requête est adressée à un contrat30intelligent déployé sur la blockchain5.
[0083] Pour réaliser ce traitement, une première opération consiste, à réception de la requêteREQde traitement des données15, à sélectionner (SEL), au sein du réseau1au moins un nœud, dit nœud2Cde calcul, équipé d'une unité de traitement informatique dans laquelle est implémentée une enclave8.
[0084] Comme illustré sur laFIG.4, sont également sélectionnés : Un nœud2Aprimaire sur lequel est stocké un exemplaire du conteneur22crypté ; K nœuds2Bsecondaires contenant K fragments23.ide la clé23de déchiffrement du conteneur22crypté ; Le cas échéant, un nœud correspondant à l'éditeur28et sur lequel est stockée l'application27.
[0085] Une deuxième opération consiste à instancier l'enclave8du nœud2Cde calcul.
[0086] Une troisième opération consiste (ici sur requête du contrat30intelligent) à charger dans l'enclave8(de préférence via des lignes de communication sécurisées, typiquement utilisant le protocole Transport Layer Security ou TLS) : Le conteneur22crypté à partir du nœud2Aprimaire ; Les K fragments23.ide la clé23cryptographique de déchiffrement qui lui est associée, à partir des nœuds2Bsecondaires ; L'application (ou les applications)27tierce(s).
[0087] Une quatrième opération consiste à inscrire dans un bloc4de la chaîne5de blocs, par un ou plusieurs nœuds2du réseau, au moins une transaction contenant une empreinte numérique de la requête de traitement et/ou du chargement ainsi effectué.
[0088] Une cinquième opération consiste, dans l'enclave8du nœud de calcul, à reconstituer la clé23cryptographique de déchiffrement, à partir des K fragments23.ichargés.
[0089] A cet effet, l'enclave est pourvue d'un module31de défragmentation.
[0090] Une sixième opération consiste, dans l'enclave8du nœud2Cde calcul, à déchiffrer les données du conteneur22au moyen de la clé23de déchiffrement ainsi reconstituée. A l'issue de cette opération, les données15sont accessibles en clair dans l'enclave8(mais pas depuis l'extérieur de celle-ci).
[0091] A cet effet, l'enclave8est avantageusement pourvue d'un module32de déchiffrement.
[0092] Une septième opération consiste alors à exécuter l'application27sur les données15ainsi déchiffrées. Cette opération est avantageusement conduite par un module33de calcul dont est pourvue l'enclave8.
[0093] Lorsque l'application27se présente sous forme d'un (ou plusieurs) fichier(s) exécutable(s), cette exécution peut être conduite directement. Lorsque l'application27se présente sous forme de code source ou de bytecode, il convient de le compiler au préalable. Dans ce cas, on peut charger dans l'enclave8, préalablement à l'exécution, un programme de compilation.
[0094] L'exécution de l'application27sur les données15produit un résultat34. Ce résultat34est mémorisé, hors de l'enclave8, sur un emplacement mémoire prédéfini.
[0095] Il est alors inscrit, dans un bloc4de la chaîne5de blocs, par un ou plusieurs nœuds2du réseau (typiquement à l'initiative du contrat30intelligent), au moins une transaction contenant une empreinte numérique de ce résultat34.
[0096] Grâce à ce procédé, les données15peuvent être analysées sans être disponibles en clair hors de l'enclave8, à laquelle les tiers n'ont pas accès. En outre, les données15ne sont pas non plus communiquées à l'éditeur28pour qu'il procède lui-même à l'exécution de son application27. L'éditeur28ne dispose donc pas des données15 : il ne dispose que du résultat34fourni par l'exécution de son application27. Il en résulte le maintien de la confidentialité des données15y compris vis-à-vis des tiers qui souhaitent (et peuvent être autorisés à) les analyser.
[0097] L'utilisation de la blockchain5permet en outre de conserver une trace inaltérable de l'exploitation des données (notamment personnelles).

Claims (1)

1. Procédé de traitement de données (15) informatiques au moyen d'une ou plusieurs application(s) (27) tierce(s), au sein d'un réseau (1) pair-à-pair composé d'une pluralité de nœuds (2) formant une base de données distribuée sur laquelle est mémorisée, par réplication sur chaque nœud (2), une chaîne (5) de blocs, ce procédé comprenant les opérations consistant à : - Emettre, à partir d'un terminal (29) tiers et à destination du réseau (1), une requête de traitement des données par l'application tierce ; - A réception de la requête de traitement par au moins un nœud (2) du réseau, sélectionner au sein du réseau (1) au moins un nœud (2C), dit nœud de calcul, équipé d'une unité de traitement informatique dans laquelle est implémenté un environnement d'exécution sécurisé par cryptographie, dit enclave (8) ; - Instancier l'enclave (8) ; - Charger vers l'enclave (8) : o Un conteneur (22) contenant les données (15) à traiter sous forme chiffrée, à partir d'un nœud (2A) du réseau (1) dans lequel ce conteneur (22) est mémorisé ; o L'application (17) ou les applications ; o Un nombre prédéterminé de fragments (23.i) d'une clé (23) cryptographique de déchiffrement des données (15) du conteneur (22), à partir de nœuds (2) du réseau (1) dans chacun desquels un fragment (23.i) de la clé (23) est mémorisé ; - Inscrire dans un bloc (4) de la chaîne (5) de blocs, par un ou plusieurs nœuds (2) du réseau (1), au moins une transaction contenant des empreintes numériques de la requête de traitement et/ou du chargement ainsi effectué ; - Dans l'enclave (8) du nœud (2C) de calcul : o Reconstituer la clé (23) cryptographique de déchiffrement à partir des fragments (23.i) chargés ; o Déchiffrer les données (15) du conteneur (22) au moyen de la clé (23) cryptographique de déchiffrement ainsi reconstituée ; o Exécuter l'application (27) ou les applications tierce(s) sur les données (15) ainsi déchiffrées ; - Hors de l'enclave (8) du nœud (2C) de calcul, mémoriser le résultat (34) de cette ou ces exécution(s) sur un emplacement mémoire prédéfini ; - Inscrire dans un bloc (4) de la chaîne (5) de blocs, par un ou plusieurs nœuds (2) du réseau (1), au moins une transaction contenant une empreinte numérique de ce résultat (34).
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